ar-net.ruОпределить наличие и параметры активных разломов возможно только по результатам полевых исследований. В состав полевых сейсмотектонических исследований входят:
1) рекогносцировка, структурно-геологическое и морфотектоническое (геолого-геоморфологическое) картирование активных разломов, вторичных палеосейсмодислокаций и других деформаций молодых отложений и форм рельефа;
2) выбор мест для детального изучения разломов в горных выработках и обнажениях;
3) исследования зон разломов методами приповерхностной разведочной геофизики и газово-эманационной съемки;
4) проходка и документация горных выработок (тренчинг);
5) изучение вторичных палеосейсмодислокаций;
6) отбор образцов на абсолютное датирование.
Структурно-геологическое и морфотектоническое (геолого-геоморфологическое) картирование выполняют в целях заверки и прослеживания по простиранию молодых тектонических деформаций, выявленных по дистанционным данным, оценки возраста и генетической принадлежности смещенных по разлому отложений и форм рельефа, значений и направленности этих деформаций, оценки ширины зон разломов по геоморфологическим и геологическим данным, а также для выявления других признаков возможной сейсмической активизации - вторичных палеосейсмодислокаций. Данные о строении разреза молодых отложений в процессе выбора мест для проходки горных выработок, получаемые в результате геофизических исследований (сейсморазведка, электроразведка, георадарное зондирование), дают возможность оценить на глубине структуру и общую ширину зоны разлома.
Горные выработки проводят в целях исследования проявлений разломных зон в молодых отложениях. Данный метод получил название тренчинга и широко используется в связи с изучением структуры активных разломных зон и восстановлением их сейсмической истории. Места для проходки горных выработок выбирают преимущественно по структурно-геоморфологическим соображениям. В этом отношении наиболее предпочтительными для заложения канав, шурфов и расчисток являются поверхности аккумуляции рыхлых позднеплейстоцен-голоценовых отложений, маркирующих опорные уровни, используемые для возрастной привязки деформаций. Размеры горных выработок определяются конкретной геолого-геоморфологической ситуацией. Документация стенок канав выполняется в целях выявления следов подвижек по разлому, оценки их кинематики (направления смещения), значений отдельных компонент подвижек, определения пространственных характеристик разлома (азимуты падения и простирания), т.е. данных, необходимых для расчетов по принятию мер защиты от возможных подвижек. Исследования подразумевают детальную зарисовку стенок канав, расчленение разреза молодых отложений, прослеживание слоев с выявлением фрагментов земной поверхности прошлого, существовавшей на момент подвижки(ек), выявление и характеристику деформации этих фрагментов и определение их возраста методами абсолютного датирования.
При наличии активных разломов в результатах полевых сейсмотектонических исследований следует отразить их количественные характеристики:
1) местоположение в масштабе 1:2000-1:10 000, ширина зоны разлома;
2) кинематический тип разлома (направление смещений);
3) ориентировка и падение смесителя;
4) скорость смещений по разлому на последнем этапе геологического развития региона;
5) характер смещений (быстрый сейсмотектонический, медленный криповый);
6) амплитуда прогнозных сейсмотектонических подвижек в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Амплитуду прогнозных подвижек желательно указывать в трех направлениях: вертикальном для сброса или взброса, горизонтальном для сдвига и горизонтальном для взброса или надвига.
Определение параметров прогнозных смещений по активным разломам необходимо для прогноза возможных разрушений строительных объектов в случае их пересечения. Наряду с другими сейсмотектоническими и сейсмологическими данными, материалы полевого изучения активных разломов и вторичных палеосейсмодислокаций ложатся в основу карты зон ВОЗ. В связи с этим изучение активных разломов и палеосейсмодислокаций проводят на площади, охватывающей все источники сейсмических воздействий, оказывающие влияние на проектируемые объекты.
6.3 Разработка сейсмотектонической модели
Результаты полевых исследований используют для установления мест пересечения активных разломов с проектируемыми объектами и построения сейсмотектонической модели и карты зон ВОЗ.
Основными элементами сейсмотектонической модели являются активные геологические структуры: активные разломы, складки, флексуры, блоки и их различные сочетания. Главное назначение сейсмотектонической модели - получение представления о морфологии активных геологических структур от нижней кромки сейсмогенерирующего слоя до поверхности и пространственных параметрах зон ВОЗ.
Основные элементы карты зон ВОЗ - источники сейсмических воздействий - площадные (домены), характеризующие рассеянную (фоновую) сейсмичность, и линейные, отражающие сосредоточенную сейсмичность, т.е. потенциальные очаги сильных землетрясений. В качестве линейных источников рассматриваются активные разломы. Материалы об активных разломах собираются в ходе специальных полевых исследований, а также по фондовым и опубликованным материалам. Детальность и площадь картирования зон ВОЗ при ДСР определяются охватом наиболее опасных структур в масштабе 1:500 000-1:200 000. Зоны ВОЗ характеризуются параметрами, необходимыми для расчета сейсмических воздействий: максимальной магнитудой ожидаемых землетрясений Mmax, глубиной их гипоцентров, кинематикой сейсмотектонических смещений в очаге. Пороговое значение Mmax при картировании зон ВОЗ определяется в зависимости от региональных сейсмотектонических условий.
Важнейшей составляющей карты зон ВОЗ являются прогнозные магнитуды землетрясений. Оценка максимально возможных магнитуд ожидаемых землетрясений Mmax проводится по комплексу геолого-геофизических, сейсмологических и сейсмотектонических данных. Наиболее надежен - комплексный подход с использованием трех взаимно дополняющих методов: традиционного, формализованного и палеосейсмологического.
Первый, традиционный, метод основан на суммировании геологических, неотектонических, геофизических и сейсмологических данных в виде карты сейсмогенерирующих структур.
Второй, формализованный, метод оценки сейсмического потенциала основан на численном моделировании геолого-геофизических критериев сейсмичности в различных направлениях, с выявлением количественных связей между различными сейсмогеологическими параметрами, отражающими уровень современной активизации той или иной структуры.
Третий - оценка Mmax по комплексу палеосейсмологических данных - основан на корреляционных связях между магнитудой землетрясения М, протяженностью разрыва и значением подвижки по нему. Оценку проводят по следующим уравнениям:
M=a+b·lgL (6.1)
и
M=c+d·lgD, (6.2)
где L - длина сейсморазрыва, км;
D - величина одноактного смещения, м;
а, b, с и d - коэффициенты, значения которых существенно варьируются в разных регионах и по данным разных авторов.
В связи с вышеуказанным необходим подбор наиболее представительных региональных коэффициентов. Эти соотношения позволяют оценить магнитуду зоны ВОЗ по конкретным деформациям молодых отложений, параметры которых определяют по результатам проведения полевых сейсмотектонических исследований. Эти же соотношения, наряду с данными о глубинном строении, используют для оценки ширины зон ВОЗ. В случае отсутствия ярко выраженных активных разломов на поверхности силу древних землетрясений можно восстановить по параметрам вторичных палеосейсмодислокаций. К ним, в первую очередь, относятся размеры области, охваченной одновозрастными палеосейсмодислокациями.
Конечным итогом сейсмотектонических исследований являются:
1) разработка сейсмотектонической модели региона;
2) построение карты зон ВОЗ масштаба 1:200 000-1:500 000;
3) выделение активных разломов, оценка их параметров и точная привязка относительно проектируемых объектов в масштабе 1:2000-1:10 000.
7 Сейсмологические исследования
7.1 Цели сейсмологических исследований
Целью сейсмологических работ является сбор сведений о сильных землетрясениях обширного "окружающего" района и всех имеющихся сведений о слабых и микроземлетрясениях "ближнего" района для составления базы сейсмологических данных.
База должна включать в себя данные об исторических землетрясениях, землетрясениях, инструментально зарегистрированных глобальными или региональными сетями, а также данные локальной сети наблюдений. Одним из основных требований при этом являются полнота каталога и однородность представления данных.
Конечные цели сейсмологических исследований при ДСР - это оценка средних периодов повторения землетрясений различных магнитуд вплоть до Mmax на территории исследований, а также определение мощности и глубины залегания сейсмоактивного слоя. Решение этих задач осуществляется путем изучения сейсмического режима на территории ДСР. Результаты сейсмологических исследований необходимо увязывать с результатами палеосейсмологических в случае их наличия.
Область сейсмологических исследований определяют исходя из условия, что объект или территория, подлежащие оценке сейсмической опасности, располагались внутри этой области на расстоянии не менее 200 км от ее границ.
Основным источником для изучения сейсмического режима являются каталоги землетрясений.
7.2 Разработка сводного каталога землетрясений
Сводный каталог составляют в пространственных границах, выбранных в зависимости от степени изученности "окружающего" района и уровня сейсмичности, как правило, в радиусе не более 300 км от объекта. Если объект расположен в сейсмически активном районе, т.е. решающий вклад в сейсмические воздействия на объект вносят относительно близко расположенные зоны ВОЗ, допускается для исследования привлекать меньшую территорию.
Сводный каталог компилируется из всех доступных сейсмологических источников, включающих общие, специализированные и региональные каталоги землетрясений, и, при необходимости, может быть дополнен результатами специальных сейсмических наблюдений, осуществляемых временной сетью цифровых сейсмических станций, специально установленных в рамках выполнения работ по ДСР.
Каталог исторических землетрясений должен удовлетворять следующим требованиям:
1) однородная параметризация землетрясений по всему каталогу;
2) процедура составления каталога на всех этапах работы, начиная от формирования исходной базы данных вплоть до окончательного представления каталога, должна быть абсолютно ясной и прозрачной.
Исторический каталог должен быть параметризирован. Все оценки координат и магнитуды землетрясений должны быть обоснованы. Случаи исключения и нового включения землетрясений должны быть исчерпывающе проанализированы.